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PCO PROGRAMA DE CERTIFICAÇÃO OPERACIONAL CST METROLOGIA BÁSICA ELABORAÇÃO: DEZEMBRO/ 04 CST - Companhia Siderúrgica de Tubarão FDH - Departamento de Recursos Humanos FHD - Divisão de Desenvolvimento e Remuneração Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, 930, Jardim Limoeiro - Serra - ES. CEP: 29163-970 Telefone: 0 XX (27) 3348-1420 Fax: 0 XX (27) 3348-1077 3 Metrologia Básica Sumário 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................................. 8 2. TERMINOLOGIA E SIGLAS........................................................................................................ 10 2.1. TERMINOLOGIA.............................................................................................................................. 10 2.2. SIGLAS ........................................................................................................................................... 17 3. METROLOGIA BÁSICA ............................................................................................................... 19 3.1. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES – SI ................................................................................ 19 3.1.1. O BIPM e a Convenção do Metro ............................................................................................ 19 3.1.2. As duas classes de unidades SI................................................................................................. 20 3.1.3. Os prefixos SI ........................................................................................................................... 21 3.2. SISTEMA DE GRANDEZAS................................................................................................................ 21 3.3. LEGISLAÇÕES SOBRE AS UNIDADES ................................................................................................ 22 3.4. UNIDADES SI DE BASE.................................................................................................................... 22 3.5. SÍMBOLOS DAS UNIDADES DE BASE ................................................................................................ 22 4. UNIDADES SI DERIVADAS ......................................................................................................... 24 4.1. UNIDADES EXPRESSAS A PARTIR DE UNIDADES DE BASE ................................................................ 24 4.1.1 Unidades possuidoras de nomes especiais e símbolos particulares; unidades utilizando unidades possuidoras de nomes especiais e símbolos particulares ........................................................ 25 5. MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DECIMAIS DAS UNIDADES SI....................................... 27 6. MÉTODOS DE MEDIÇÃO ............................................................................................................ 28 6.1. MÉTODO DE MEDIÇÃO DIRETO ....................................................................................................... 29 6.2. MODO DE MEDIÇÃO INDIRETO........................................................................................................ 29 6.3. MÉTODO ABSOLUTO....................................................................................................................... 29 6.4. MÉTODO COMPARATIVO ................................................................................................................ 30 6.5. MÉTODO DE INSTRUMENTAÇÃO ..................................................................................................... 30 7. PADRÕES DE MEDIÇÃO ............................................................................................................. 32 7.1. GENERALIDADES............................................................................................................................ 32 7.2. TIPOS DE PADRÕES......................................................................................................................... 34 8. SISTEMA METROLÓGICO BRASILEIRO ............................................................................... 35 8.1. SINMETRO – SISTEMA NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL 35 8.2. ORGANISMOS DO SINMETRO .......................................................................................................... 35 8.3. FUNÇÕES........................................................................................................................................ 36 8.4. CREDENCIAMENTO (ACREDITAÇÃO)............................................................................................... 37 8.5. CERTIFICAÇÃO ............................................................................................................................... 38 8.6. ENSAIOS E CALIBRAÇÕES............................................................................................................... 38 9. CONMETRO - CONSELHO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL........................................................................................................................ 39 9.1. ATRIBUIÇÕES ................................................................................................................................. 39 9.2. COMITÊS TÉCNICOS DO CONMETRO ............................................................................................... 41 4 Metrologia Básica 10. INMETRO – INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL........................................................................................................................ 41 10.1. ATRIBUIÇÕES PRINCIPAIS............................................................................................................... 42 10.2. PROCESSO DE CREDENCIAMENTO (ACREDITAÇÃO) ........................................................................ 43 10.3. RECONHECIMENTO INTERNACIONAL.............................................................................................. 44 10.4. LOCALIZAÇÃO DO INMETRO ....................................................................................................... 45 10.5. PUBLICAÇÕES DO INMETRO ........................................................................................................ 46 11. ACORDOS DE RECONHECIMENTO MÚTUO ........................................................................ 47 11.1. RELEVÂNCIA ECONÔMICA DOS ACORDOS DE RECONHECIMENTO MÚTUO ENTRE ORGANISMOS ACREDITADORES (CREDENCIADORES)........................................................................................................... 47 11.2. ACORDOS DE RECONHECIMENTO MÚTUO ASSINADOS PELO INMETRO NA ATIVIDADE DE ACREDITAÇÃO (CREDENCIAMENTO) DE LABORATÓRIOS ............................................................................... 47 11.3. ACORDOS DE RECONHECIMENTO MÚTUO ASSINADOS PELO INMETRO NA ATIVIDADE DE ACREDITAÇÃO (CREDENCIAMENTO) DE ORGANISMOS................................................................................... 50 12. REDES ESTADUAIS DE METROLOGIA................................................................................... 51 12.1. O QUE UMA É A REDE METROLÓGICA ............................................................................................ 51 12.2. OBJETIVOS PRINCIPAIS ................................................................................................................... 52 12.3. PRINCIPAIS REDES ESTADUAIS DE METROLOGIA............................................................................. 53 12.4. REDE CAPIXABA DE METROLOGIA ..................................................................................................53 13. SOCIEDADE BRASILEIRA DE METROLOGIA ...................................................................... 53 13.1. APRESENTAÇÃO ............................................................................................................................. 53 13.2. ESTRUTURA ORGANIZACIONAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE METROLOGIA ............................. 55 13.3. BENEFÍCIOS.................................................................................................................................... 55 14. REQUISITOS NORMATIVOS RELATIVOS À METROLOGIA (ISO 9001/14001/16949) ... 57 15. VARIABILIDADE DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO ........................................................... 58 16. VARIABILIDADE DO PROCESSO DE MEDIÇÃO .................................................................. 60 16.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 60 17. TENDÊNCIA.................................................................................................................................... 65 18. ESTABILIDADE ............................................................................................................................. 65 19. LINEARIDADE ............................................................................................................................... 67 20. REPETITIVIDADE......................................................................................................................... 68 21. REPRODUTIBILIDADE................................................................................................................ 68 22. INCERTEZA DE MEDIÇÃO......................................................................................................... 70 22.1. MÉTODO BASEADO NO ISO GUM.................................................................................................. 70 22.2. AVALIAÇÃO DO TIPO A DA INCERTEZA PADRÃO............................................................................. 71 22.3. AVALIAÇÃO DO TIPO B DA INCERTEZA PADRÃO ............................................................................. 75 23. RESOLUÇÃO DA BALANÇA....................................................................................................... 75 24. LINEARIDADE DA BALANÇA.................................................................................................... 76 25. ESTABILIDADE NO TEMPO (DRIFT) ....................................................................................... 77 25.1. EMPUXO DO AR .............................................................................................................................. 77 5 Metrologia Básica 26. CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO (HERANÇA DO CERTIFICADO)................................. 79 27. CÁLCULO DA INCERTEZA PADRÃO DA ESTIMATIVA DE SAÍDA ................................. 79 27.1. CÁLCULO DOS GRAUS DE LIBERDADE EFETIVOS, VEFF E DO FATOR DE ABRANGÊNCIA, K ............... 80 28. INCERTEZA EXPANDIDA DE MEDIÇÃO................................................................................ 81 29. MÉTODO ALTERNATIVO........................................................................................................... 81 30. VERIFICAÇÃO DA ADEQUAÇÃO AO USO ............................................................................. 82 30.1. GENERALIDADES............................................................................................................................ 82 31. RELAÇÃO ENTRE INCERTEZAS .............................................................................................. 82 31.1. MÉTODOS CLÁSSICOS PARA ANÁLISE DA ADEQUAÇÃO AO USO ...................................................... 85 32. PROPOSTA ATUAL PARA ANÁLISE DA ADEQUAÇÃO AO USO ...................................... 86 32.1. APLICAÇÃO DAS NORMAS ISO GUM E ISO TS 16949 ................................................................... 86 32.2. VERIFICAÇÃO DA ADEQUAÇÃO AO USO EM CONDIÇÕES IDEAIS...................................................... 87 32.3. VERIFICAÇÃO DA ADEQUAÇÃO AO USO EM CONDIÇÕES ADVERSAS ............................................... 88 33. PONTOS CRÍTICOS....................................................................................................................... 90 34. EXEMPLOS ..................................................................................................................................... 91 35. PLANEJAMENTO DA COMPROVAÇÃO METROLÓGICA - VER ISO 10012:2004 .......... 93 36. RESPONSÁVEIS PELO SISTEMA DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA .................... 101 37. FOCO NO CLIENTE .................................................................................................................... 102 38. OBJETIVOS DA QUALIDADE................................................................................................... 102 39. CALIBRAÇÃO INTERNA X CALIBRAÇÃO EXTERNA....................................................... 103 39.1. GENERALIDADES.......................................................................................................................... 103 39.2. CALIBRAÇÕES EXTERNAS............................................................................................................. 103 39.3. CALIBRAÇÕES INTERNAS.............................................................................................................. 104 40. QUALIFICAÇÃO DE PESSOAL PARA A CALIBRAÇÃO INTERNA DE EQUIPAMENTOS ......................................................................................................................................................... 106 41. CONTROLE DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS ...................................................................... 106 42. EQUIPAMENTOS, PADRÕES E MATERIAIS DE REFERÊNCIA....................................... 107 43. MANUSEIO, TRANSPORTE, PRESERVAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE EQUIPAMENTOS ....................................................................................................................................... 110 43.1. MANUSEIO ................................................................................................................................... 110 43.2. INSPEÇÃO ..................................................................................................................................... 114 43.3. TRANSPORTE INTERNO................................................................................................................. 114 43.4. TRANSPORTE EXTERNO................................................................................................................ 115 43.5. ARMAZENAGEM ........................................................................................................................... 115 44. MANUTENÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ................................................................................. 116 45. PROCEDIMENTOS DE CALIBRAÇÃO DE EQUIPAMENTOS ........................................... 117 46. VALIDAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS DE CALIBRAÇÃO................................................. 118 6 Metrologia Básica 47. VALIDAÇÃO DE PROGRAMAS DE COMPUTADOR (SOFTWARE) ................................ 119 48. CÓPIA DE SEGURANÇA DE PROGRAMAS E DE DADOS.................................................. 120 49. INTERVALOS DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA E SEU AJUSTE .......................... 120 50. CADASTRO ÚNICO DE EQUIPAMENTOS E SOFTWARES ............................................... 126 51. REALIZAÇÃO DO PROCESSO DE MEDIÇÃO ...................................................................... 128 51.1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................1928 51.2. MEDIÇÃO INÉDITA ..................................................................................................................... 1218 51.3. DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE CICLOS DE MEDIÇÃO ............................................................... 129 51.4. REALIZAÇÃO DAS LEITURAS ........................................................................................................ 130 51.5. REGISTRO DAS LEITURAS............................................................................................................. 130 51.6. RESULTADOS DA MEDIÇÃO.......................................................................................................... 130 51.7. INCERTEZAS DA MEDIÇÃO ........................................................................................................... 132 51.8. RASTREABILIDADE....................................................................................................................... 133 51.9. VALIDAÇÃO DA CALIBRAÇÃO (ADEQUAÇÃO AO USO)................................................................. 133 51.9.1. Equipamento Adequado ao Uso ............................................................................................. 135 51.9.2. Equipamento Parcialmente Adequado ao Uso ....................................................................... 135 51.9.3. Equipamento Não Adequado ao Uso...................................................................................... 136 52. ETIQUETAS .................................................................................................................................. 137 52.1. ETIQUETAS DE IDENTIFICAÇÃO ÚNICA......................................................................................... 110 52.2. ETIQUETA DE STATUS DE CALIBRAÇÃO ....................................................................................... 138 52.3. EXEMPLOS DE ETIQUETAS............................................................................................................ 114 53. USO DE LACRES NOS EQUIPAMENTOS DE INSPEÇÃO, MEDIÇÃO E ENSAIOS ....... 139 54. CRONOGRAMAS DE CALIBRAÇÃO PERIÓDICA............................................................... 140 55. REGISTROS DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA .......................................................... 140 56. CORREÇÕES NOS REGISTROS DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA....................... 143 57. ANÁLISE CRÍTICA DE CERTIFICADOS DE CALIBRAÇÃO ............................................. 143 57.1. CONDIÇÕES GERAIS ..................................................................................................................... 110 57.2. AVALIAÇÃO DE CERTIFICADOS EMITIDOS POR TERCEIROS .......................................................... 114 57.3. AVALIAÇÃO DE CERTIFICADOS EMITIDOS INTERNAMENTE.......................................................... 114 57.4. CORREÇÕES EM CERTIFICADOS JÁ EMITIDOS ............................................................................... 115 58. EXEMPLOS DE CERTIFICADOS DE CALIBRAÇÃO........................................................... 146 59. VERIFICAÇÃO INTERMEDIÁRIA DO STATUS DA CALIBRAÇÃO ................................ 146 60. FORNECEDORES EXTERNOS.................................................................................................. 146 60.1. ESPECIFICAÇÃO DE COMPRA ........................................................................................................ 110 60.2. QUALIFICAÇÃO DE FORNECEDORES ............................................................................................. 114 60.3. ACORDO SOBRE MÉTODO PARA VERIFICAÇÃO............................................................................. 114 60.4. CLÁUSULAS CONTRATUAIS PARA DIRIMIR QUESTÕES DA QUALIDADE........................................ 115 60.5. CONTROLE DE RECEBIMENTO ...................................................................................................... 115 60.6. REGISTROS DA QUALIDADE NO RECEBIMENTO ............................................................................ 115 7 Metrologia Básica 61. AUDITORIA E MONITORAMENTO........................................................................................ 149 61.1. SATISFAÇÃO DO CLIENTE............................................................................................................. 110 61.2. AUDITORIA DO SISTEMA DE GESTÃO DE MEDIÇÃO ...................................................................... 114 61.3. MONITORAMENTO DO SISTEMA DE GESTÃO DE MEDIÇÃO (SGM) ............................................... 114 62. CONTROLE DE NÃO-CONFORMIDADES ............................................................................. 151 62.1. SISTEMA DE GESTÃO DE MEDIÇÃO NÃO-CONFORMES ................................................................. 110 62.2. PROCESSOS DE MEDIÇÃO NÃO-CONFORME ................................................................................. 114 62.3. EQUIPAMENTOS DE MEDIÇÃO NÃO-CONFORME .......................................................................... 114 62.4. REGISTRO DE NÃO-CONFORMIDADES, MELHORIAS E POTENCIAIS FONTES DE NÃO- CONFORMIDADES ....................................................................................................................................... 115 62.5. AJUSTES E REPAROS..................................................................................................................... 115 63. ANÁLISE CRÍTICA DO SISTEMA DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA.................... 155 63.1. MELHORIA ................................................................................................................................... 110 63.2. AÇÃO CORRETIVA........................................................................................................................ 114 63.3. AÇÃO PREVENTIVA ...................................................................................................................... 114 63.4. EFICÁCIA DAS AÇÕES CORRETIVAS/ PREVENTIVAS ..................................................................... 115 64. NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO ......................................... 158 65. EXERCÍCIOS DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA ........................................................ 158 66. RESPOSTA DOS EXERCÍCIOS DE COMPROVAÇÃO METROLÓGICA......................... 170 67. BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................ 177 68. ANEXOS:........................................................................................................................................ 177 8 Metrologia Básica 1. INTRODUÇÃO Um Sistema de Gestão de Medição (SGM) eficaz assegura que o equipamento de medição e os processos de medição são adequados para seu uso pretendido e é importante para atingir os objetivos da qualidade do produto e gerenciar o risco de resultado de medição incorreta. O objetivo de um SGM é gerenciar o risco de que o equipamento de medição e os processos de medição possam produzir resultados incorretos afetando a qualidade dos produtos de uma organização. Os métodos usados para o SGM variam da verificação básica do equipamento à aplicação de técnicas estatísticas no controle do processo de medição. Os processos de medição devem ser considerados como processos específicos que objetivam dar suporte à qualidade dos produtos produzidos pela organização. Entretanto, a satisfação das necessidades de um SGM não pode e nem deve ser obtida a qualquer custo. Este sistema deve se enquadrar nos sistemas de metrologia oficial quer no aspecto da metrologia legal quer no da metrologia industrial, condição sem a qual o pressuposto de confiança que deve ser oferecido porum Sistema de Garantia da Qualidade é completamente inoperante. É objetivo deste curso abordar as ações necessárias para a implementação e manutenção de um SGM, de forma a poder assegurar que as medições realizadas são efetuadas com o grau de exatidão pretendido, de modo a atender aos requisitos normativos da ISO 9001 e da ISO 14001. No gerenciamento dos sistemas de produção, tem-se continuamente a interação entre a qualidade, normalização e metrologia. Um controle eficiente dos processos produtivos requer uma análise detalhada dos equipamentos de medição utilizados. Neste sentido, o desenvolvimento de um SGM que garanta que os equipamentos de medição produzam resultados confiáveis é fundamental para garantir a qualidade dos produtos, segurança das instalações e das pessoas envolvidas, o controle operacional e a proteção ao meio ambiente. É fundamental que o SGM tenha plena integração com os esforços desenvolvidos no âmbito do Sistema de Garantia da Qualidade da Organização a que pertença. O modelo de SGM sugerido pela norma NBR ISO 10012:2004 é apresentado na figura 1, dentro do conceito de PDCA. 9 Metrologia Básica Esta Norma inclui tanto requisitos como orientação para implementação de sistemas de gestão de medição e pode ser útil na melhoria de atividades de medição e da qualidade de produtos. As organizações têm a responsabilidade de determinar o nível dos controles necessários e especificar os requisitos do SGM a ser aplicado como parte do seu sistema de gestão global. Exceto por acordo, a Norma NBR ISO 10012:2004 não tem a intenção de adicionar, subtrair nem substituir qualquer requisito de outras normas. Entretanto, seguir os requisitos estabelecidos nesta Norma facilitará o cumprimento dos requisitos para medições e controle do processo de medição especificado em outras normas, por exemplo, as ABNT NBR ISO 9001:2000, subseção 7.6, e ABNT NBR ISO 14001:1996, subseção 4.5.1. A Norma NBR ISO 10012:2004 especifica requisitos genéricos e fornece orientação para a gestão de processos de medição e comprovação metrológica de equipamento de medição usado para dar suporte e demonstrar conformidade com requisito metrológico. Figura 1 - Modelo de sistema de gestão de medição. Ela especifica requisitos de gestão da qualidade de um SGM que pode ser usado por uma organização que executa medições como parte de um sistema de gestão global, e para assegurar que os requisitos metrológicos são atendidos. 10 Metrologia Básica Esta Norma não tem a intenção de ser usada como um requisito para demonstrar a conformidade com a ABNT NBR ISO 9001, ABNT NBR ISO-14001 ou qualquer outra norma. Partes interessadas podem concordar em usar esta Norma como uma entrada para satisfazer os requisitos do SGM nas atividades de certificação. Esta Norma não pretende ser um substituto ou uma adição aos requisitos da ABNT NBR ISO/ IEC 17025. Nota: Existem outras normas e guias para elementos particulares que afetam os resultados de medição, por exemplo, detalhes de métodos de medição, competência de pessoal e comparações interlaboratoriais. 2. TERMINOLOGIA E SIGLAS 2.1. TERMINOLOGIA A terminologia praticada pelos metrologistas deve ser definida inequivocamente e corretamente aplicada, com o objetivo de se evitar interpretações errôneas. Infelizmente não é o que tem ocorrido em nosso meio. Observamos uma grande confusão de nomenclatura, principalmente em diferentes áreas de conhecimento. Em uma área de atuação restrita, com pequeno número de pessoas é razoavelmente fácil de uniformizar a nomenclatura. No entanto, medições são praticadas em todos os ramos da ciência e da tecnologia e pouca coordenação existia a nível mundial para sua uniformização. O problema é complicado pela universalidade de uso de conceitos básicos em tantas áreas diferentes em muitos idiomas e pela grande quantidade de termos envolvidos. Uma terminologia muito importante a nível internacional é o VIM - International Vocabulary of Basic and General Terms In Metrology. 11 Metrologia Básica Além dos termos e definições constantes nas normas ABNT NBR ISO 9000 e VIM, se aplicam os seguintes termos: • Ação Corretiva - Ação implementada para eliminar as causas de uma não-conformidade, de um defeito ou de outra situação indesejável existente, a fim de prevenir sua repetição. • Ação Preventiva - Ação implementada para eliminar as causas de uma possível não- conformidade, de um defeito ou outra situação indesejável existente, a fim de prevenir sua repetição. • Análise Crítica pela Administração - avaliação formal, pela administração, do estado e da adequação do sistema da qualidade, em relação à política da qualidade e seus objetivos. • Anomalia – Qualquer desvio das condições normais de operação ou de especificação. É tudo o que for diferente do usual ou anormal. Pode ser um problema com o produto, um ponto fora dos limites de especificação do gráfico, um barulho estranho no equipamento, uma rugosidade não usual num componente, uma reclamação de cliente etc. • Calibração – Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um equipamento de medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Observações: - O resultado de uma calibração permite tanto o estabelecimento dos valores do mensurando para as indicações como a determinação das correções a serem aplicadas; - Uma calibração pode, também, determinar outras propriedades metrológicas como o efeito das grandezas de influência. • Característica metrológica – propriedade distinta que pode influenciar os resultados de medição. Notas: - Equipamentos de medição normalmente têm várias características metrológicas; - Características metrológicas podem estar sujeitas à calibração. 12 Metrologia Básica • Comprovação metrológica – conjunto de operações necessárias para assegurar que um equipamento de medição atende aos requisitos do seu uso pretendido. Notas: a) Comprovação metrológica normalmente inclui calibração ou verificação, qualquer ajuste ou reparo necessário, e subseqüente recalibração, comparação com os requisitos metrológicos para o uso pretendido do equipamento, assim como qualquer etiqueta ou lacre necessários; b) Comprovação metrológica não é alcançada, até que, e a menos que, a adequação do equipamento de medição para o seu uso pretendido tenha sido demonstrada e documentada; c) Os requisitos para o uso pretendido incluem considerações tais como amplitude, resolução erro máximo/ erro permitido; d) Os requisitos de comprovação metrológica são normalmente distintos dos requisitos do produto, e não estão especificados nestes requisitos. • Correção – valor adicionado algebricamente ao resultado não corrigido de uma medição para compensar um erro sistemático. Observações: A correção é igual ao erro sistemático estimado com sinal trocado. Uma vez que o erro sistemático não pode ser perfeitamente conhecido, a compensação não pode ser completa. • Defeito - Qualquer desvio de uma característica de um item em relação aos seus requisitos operacionais. • Desvio – valor menos seu valor de referência. Nota: Não confundir desvio com erro. Embalagem adequada - embalagem que permita transportar o equipamento sem causar-lhe danos por vibração, queda ou choque mecânico. O usuário deve definir que tipo de embalagem é adequada à sua utilização. 13 Metrologia Básica • Equipamento crítico - aqueleque deve ser sujeito à Comprovação Metrológica. • Equipamento de medição - equipamento de medição, programa de computador, padrão de medição, material de referência ou dispositivos auxiliares, ou uma combinação deles, necessários para executar um processo de medição. • Erro (de medição) – resultado de uma medição menos o valor verdadeiro do mensurando. Observação: Uma vez que o valor verdadeiro não pode ser determinado, utiliza-se, na prática, um valor verdadeiro convencional. Não confundir erro com desvio. a) Erro aleatório – resultado de uma medição menos a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando efetuadas sob condições de repetitividade. Observações: Erro aleatório é igual ao erro menos o erro sistemático. Em razão de que apenas um finito número de medições pode ser feito, é possível apenas determinar uma estimativa do erro aleatório. a) Erro sistemático – Média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurando. Observações: Erro sistemático é igual ao erro menos o erro aleatório. Analogamente ao valor verdadeiro, o erro sistemático e suas causas não podem ser completamente conhecidos. Ver tendência. • Falha - Término da capacidade de um equipamento em desempenhar uma função requerida para a operação. • Função metrológica - função com responsabilidade técnica e administrativa para definir e implementar o Sistema de Gestão de Medição (SGM). 14 Metrologia Básica a) Equipamento Não-conforme - Equipamento que não atende a um ou algum requisito especificado. b) Incerteza - Parâmetro, associado ao resultado de medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser razoavelmente atribuídos a um mensurando. Observações: - O parâmetro pode ser, por exemplo, um desvio padrão (ou um múltiplo dele), ou a metade de um intervalo correspondente a uma probabilidade de abrangência estabelecida. - A incerteza de medição compreende, em geral, muitos componentes. Alguns destes componentes podem ser estimados com base na distribuição estatística dos resultados das séries de medições e podem ser caracterizados por desvios padrão experimentais. Outros componentes, que também podem ser caracterizados por desvios padrão, são avaliados por meio de distribuição de probabilidades assumidas, baseadas na experiência ou em outras informações. - Entende-se que o resultado da medição é a melhor estimativa do valor do mensurando, e que todos os componentes da incerteza, incluindo aqueles resultantes dos efeitos sistemáticos, como os componentes associados com correções e padrões de referência, contribuem para a dispersão. • Medição - Conjunto de operações que tem por objetivo determinar um valor de uma grandeza.Metrologia – Ciência da medição. a) Material de referência - Material ou substância que tem um ou mais valores de propriedades que são suficientemente homogêneos e bem estabelecidos para ser usado na calibração de um aparelho, na avaliação de um método de medição ou atribuição de valores a materiais. b) Material de referência certificado - Um material de referência, acompanhado por um certificado, com um ou mais valores de propriedades, e certificados por um procedimento que estabelece sua rastreabilidade à obtenção exata da unidade na qual os valores da propriedade são expressos, e cada valor certificado é acompanhado por uma incerteza para uma probabilidade de abrangência estabelecida. • Não-conformidade – Não atendimento a um requisito normativo especificado. 15 Metrologia Básica • Padrão - Medida materializada, equipamento de medição, material de referência ou sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência. c) Padrão internacional - É aquele reconhecido por um acordo internacional para servir, internacionalmente como base para estabelecer valores a outros padrões da grandeza a que se refere. No caso do quilograma, existe somente um artefato no BIPM que representa o padrão de massa a nível internacional. Outros padrões, como o de comprimento, podem ser realizados em muitos países, a partir da definição do metro. d) Padrão nacional - É aquele reconhecido por decisão nacional para servir, em um país, como base para estabelecer valores a outros padrões da grandeza a que se refere. Geralmente é o padrão de melhor qualidade metrológica do país, que é chamada de padrão primário. Ocasionalmente, isto pode não vir a ser verdadeiro, pois pode acontecer de existir padrões melhores que o padrão nacional. e) Padrão primário - É o padrão que é designado ou amplamente reconhecido como tendo as mais altas qualidades metrológicas e cujo valor é aceito sem referência a outros padrões da mesma grandeza. f) Padrão secundário - É um padrão cujo valor é estabelecido por comparação a um padrão primário da mesma grandeza. g) Padrão de referência – É o padrão da mais alta qualidade metrológica disponível em um certo local ou em uma dada organização, a partir do qual as medições são derivadas. h) Padrão de trabalho - Padrão utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar medidas materializadas, equipamentos de medição ou materiais de referência. i) Padrão de transferência - Padrão utilizado como intermediário para comparar padrões. j) Padrão itinerante – Padrão, algumas vezes de construção especial, para ser transportado entre locais diferentes. 16 Metrologia Básica • Pontos de Controle de Processo - são locais onde existem equipamentos de medição, de monitoração e controle de processo para garantir a conformidade de atendimento aos requisitos especificados nas dimensões de Qualidade, Segurança, Meio-Ambiente e Saúde. • Processo de medição - conjunto de operações para determinar o valor de uma grandeza. • Rastreabilidade - Propriedade do resultado de uma medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. • Reparo - Ação implementada sobre um produto (bem ou serviço) não-conforme de modo que este passe a satisfazer os requisitos de uso previsto, embora possa não atender aos requisitos originalmente especificados. • Repetitividade - Grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condições de medição. • Reprodutibilidade - Grau de concordância entre os resultados das medições de um mesmo mensurando efetuadas sob condições variadas de medição. • Retrabalho - Ação implementada sobre um produto não-conforme de modo que ele atenda aos requisitos especificados. • Sistema Internacional de Unidades – SI - Sistema coerente de unidades adotado e recomendado pela CGPM. O SI foi ratificado pela 11ª CGPM/ 1960 e atualizado até a 20ª CGPM/ 1995. • Valor Verdadeiro Convencional - Valor atribuído a uma grandeza específica e aceito, às vezes por convenção, como tendo uma incerteza apropriada para uma dada finalidade. 17 Metrologia Básica 2.2. SIGLAS - ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - BIPM - Bureau Internacional de Pesos e Medidas - CBM - Comitê Brasileiro de Metrologia - CIML - Comitê Internacional de Metrologia Legal - CIPM - Comitê Internacional de Pesos e Medidas - CGPM - Conferência Geral de Pesos e Medidas - CONACRE - Comitê Nacional de Credenciamento (Acreditação) - CONMETRO - Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, é oórgão político central do SINMETRO, do qual participam oito ministérios, a ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, o IDEC - Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor e a CNI - Confederação Nacional da Indústria, sendo presidido pelo Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior e secretariado pelo INMETRO. - CMEM - características metrológicas do equipamento de medição. - DIMCI - Diretoria de Metrologia Científica (INMNETRO) - DIMEL - Diretoria de Metrologia Legal (INMNETRO) - GUM - Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (Guia para a expressão da incerteza de medição) - IEC - Comissão Internacional de Eletrotécnica - INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial: - IPEM - Institutos Estaduais de Pesos e Medidas - ISO - Organização Internacional de Normalização - MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia - MDIC - Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior; - MRA - Acordo de Reconhecimento Mútuo - OCC - Organismo de Certificação Credenciado - OI - Organismo de Inspeção 18 Metrologia Básica - OIML - Organização Internacional de Metrologia Legal - OMC - Organização Mundial do Comércio - RBC - Rede Brasileira de Calibração - RBLE - Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaios - RNML - Rede Nacional de Metrologia Legal - RMC – Requisito Metrológico do Cliente. - SBC - Sistema Brasileiro de Certificação - SEBRAE - Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas - SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SGM - Sistema de Gestão de Medição - conjunto de elementos inter-relacionados e interativos, necessários para obter a comprovação metrológica e o controle contínuo dos processos de medição. - SI – Sistema Internacional de Unidades - Sistema coerente de unidades adotado e recomendado pela CGPM. O SI foi ratificado pela 11ª CGPM/ 1960 e atualizado até a 20ª CGPM/ 1995. - SIM - Sistema Interamericano de Metrologia - SINMETRO - Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - Criado em 1973, tem como finalidade o desenvolvimento e implementação da política nacional de metrologia, normalização e avaliação da qualidade industrial. Qualquer entidade pública ou privada que exerça atividade relacionada aos assuntos pode integrar-se ao SINMETRO. Possui como órgão normativo o CONMETRO e como órgão executivo o INMETRO. - VIM - Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia. 19 Metrologia Básica 3. METROLOGIA BÁSICA 3.1. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES – SI 3.1.1. O BIPM E A CONVENÇÃO DO METRO O Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) foi criado pela Convenção do Metro, assinada em Paris em 20 de maio de 1875 por 17 Estados, por ocasião da última sessão da Conferência Diplomática do Metro. Esta Convenção foi modificada em 1921. O Bureau Internacional tem sua sede perto de Paris, nos domínios do Pavilhão Breteuil (43.520 m2) (Parque de Saint-Cloud), posto à sua disposição pelo governo francês; e sua manutenção no que se refere às despesas é assegurada pelos Estados Membros da Convenção do Metro. Em 31 de dezembro de 1997, 48 Estados eram membros desta Convenção, inclusive o Brasil. O Bureau Internacional, que tem por missão assegurar a unificação mundial das medidas físicas, é encarregado: a) de estabelecer os padrões fundamentais e as escalas das principais grandezas físicas, e de conservar os protótipos internacionais; b) de efetuar a comparação dos padrões nacionais e internacionais; c) de assegurar a coordenação das técnicas de medidas correspondentes; d) de efetuar e de coordenar as determinações relativas às constantes físicas que intervêm naquelas atividades. O Bureau Internacional funciona sob a fiscalização exclusiva do Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM). Aproximadamente 45 físicos e técnicos trabalham nos laboratórios do Bureau Internacional; fazem pesquisas metrológicas, principalmente, e comparações internacionais das realizações das unidades e verificações de padrões. Esses trabalhos são objeto de um relatório anual detalhado, que é publicado como procès-verbaux das sessões do Comitê Internacional. 20 Metrologia Básica 3.1.2. AS DUAS CLASSES DE UNIDADES SI No SI distinguem-se duas classes de unidades: a) Unidades de base; b) Unidades derivadas. Sob o aspecto científico, a divisão das unidades SI nessas duas classes é arbitrária porque não é uma imposição da física. Entretanto, a Conferência Geral, levando em consideração as vantagens de se adotar um sistema prático único para ser utilizado mundialmente nas relações internacionais, no ensino e no trabalho científico, decidiu basear o Sistema Internacional em sete unidades perfeitamente definidas, consideradas como independentes sob o ponto de vista dimensional: o metro, o quilograma, o segundo, o ampére, o kelvin, o mol e a candela. Estas unidades SI são chamadas unidades de base. A segunda classe de unidades SI abrange as unidades derivadas, isto é, as unidades que podem ser formadas combinando-se unidades de base segundo relações algébricas que interligam as grandezas correspondentes. Diversas destas expressões algébricas, em razão de unidades de base, podem ser substituídas por nomes e símbolos especiais, o que permite sua utilização na formação de outras unidades derivadas. As unidades SI destas duas classes constituem um conjunto coerente, na acepção dada habitualmente à expressão “sistema coerente de unidades”, isto é, sistema de unidades ligadas pelas regras de multiplicação e divisão, sem qualquer fator numérico diferente de 1. Segundo a Recomendação 1 (1969; PV, 37, 30-31 e Metrologia, 1970, 6, 66) do CIPM, as unidades desse conjunto coerente de unidades são designadas sob o nome de unidades SI. É importante acentuar que cada grandeza física tem uma só unidade SI, mesmo que esta unidade possa ser expressa sob diferentes formas. Porém o inverso não é verdadeiro: a mesma unidade SI pode corresponder a várias grandezas diferentes. 21 Metrologia Básica 3.1.3. OS PREFIXOS SI A Conferência Geral adotou uma série de prefixos para a formação dos múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI. De acordo com a Recomendação 1 (1969) do CIPM, o conjunto desses prefixos é designado pelo nome de prefixos SI. As unidades SI, isto é, as unidades de base e as unidades derivadas do SI, formam um conjunto coerente. Os múltiplos e submúltiplos das unidades SI, formados por meio dos prefixos SI, devem ser designados pelo seu nome completo: “múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI”. Esses múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI não são coerentes com as unidades SI propriamente ditas. Como exceção à regra, os múltiplos e submúltiplos do quilograma são formados adicionando os nomes dos prefixos ao nome da unidade “grama” e símbolos dos prefixos ao símbolo da unidade “g”. 3.2. SISTEMA DE GRANDEZAS O sistema de grandezas a ser utilizado com as unidades SI, campo do qual se ocupa o Comitê Técnico 12 da Organização Internacional de Normalização (ISO), publicou a partir de 1955 uma série de normas internacionais sobre as grandezas e unidades, recomendando fortemente o uso do Sistema Internacional de Unidades. Nessas normas internacionais, a ISO adotou um sistema de grandezas físicas baseado nas sete grandezas de base: comprimento, massa, tempo, intensidade de corrente elétrica, temperatura termodinâmica, quantidade de matéria e intensidade luminosa. As outras grandezas— grandezas derivadas — são definidas em função dessas sete grandezas de base; as relações entre as grandezas derivadas e as grandezas de base são expressas por um sistema de equações. É conveniente empregar com as unidades SI esse sistema de grandezas e esse sistema de equações. 22 Metrologia Básica 3.3. LEGISLAÇÕES SOBRE AS UNIDADES Os países fixam por via legislativa as regras concernentes à utilização das unidades no plano nacional, de uma maneira geral ou em apenas alguns campos, como no comércio, na saúde ou na segurança pública, no ensino etc. Em um número crescente de países essas legislações são baseadas no emprego do Sistema Internacional de Unidades. A Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML), criada em 1955, cuida da uniformidade internacional dessas legislações. 3.4. UNIDADES SI DE BASE As definições oficiais de todas as unidades de base do SI foram aprovadas pela Conferência Geral. A primeira dessas definições foi aprovada em 1889, e a mais recente em 1983. Essas definições são modificadas periodicamente a fim de acompanhar a evolução das técnicas de medição e para permitir uma realização mais exata das unidades de base. A Figura 2 – Grandezas de Base - mostra os símbolos utilizados para as Unidades SI de base. 3.5. SÍMBOLOS DAS UNIDADES DE BASE As unidades de base do Sistema Internacional estão reunidas na tabela 1 com seus nomes e símbolos (10ª CGPM — 1954, Resolução 6; 11ª CGPM — 1960, Resolução 12; 13ª CGPM — 1967, Resolução 3; 14ª CGPM — 1971, Resolução 3). 23 Metrologia Básica Figura 2 - Grandezas de Base. Tabela 1 - Unidades SI de Base. 24 Metrologia Básica 4. UNIDADES SI DERIVADAS As unidades derivadas são unidades que podem ser expressas a partir das unidades de base, utilizando símbolos matemáticos de multiplicação e de divisão. Dentre essas unidades derivadas, diversas receberam nome especial e símbolo particular, que podem ser utilizados, por sua vez, com os símbolos de outras unidades de base ou derivadas para expressar unidades de outras grandezas. 4.1. UNIDADES EXPRESSAS A PARTIR DE UNIDADES DE BASE A tabela 2 fornece alguns exemplos de unidades derivadas expressas diretamente a partir de unidades de base. As unidades derivadas são obtidas por multiplicação e divisão das unidades de base. Tabela 2 - Exemplos de unidades SI derivadas, expressas a partir das unidades de base. 25 Metrologia Básica 4.1.1 UNIDADES POSSUIDORAS DE NOMES ESPECIAIS E SÍMBOLOS PARTICULARES; UNIDADES UTILIZANDO UNIDADES POSSUIDORAS DE NOMES ESPECIAIS E SÍMBOLOS PARTICULARES Por questões de comodidade, certas unidades derivadas, que são mencionadas na tabela 3, receberam nome especial e símbolo particular. Esses nomes e símbolos podem ser utilizados, por sua vez, para expressar outras unidades derivadas: alguns exemplos figuram na tabela 3. Os nomes especiais e os símbolos particulares permitem expressar, de maneira mais simples, unidades freqüentemente utilizadas. Tabela 3 - Unidades SI derivadas possuidoras de nomes especiais e símbolos particulares 26 Metrologia Básica Os três últimos nomes e símbolos que figuram no final da tabela 3 são unidades particulares: elas foram, respectivamente, aprovadas pela 15ª CGPM (1975, Resoluções 8 e 9; CR, 105 e Metrologia, 1975, 11, 1980); 16ª CGPM (1979, Resoluções 5; CR; 100 e Metrologia, 1980, 16, 56) visando à proteção da saúde humana. Tabela 4 - Exemplos de unidades SI derivadas, cujos nome e símbolo compreendem unidades. 27 Metrologia Básica Na última coluna das tabelas 3 e 4 encontramos a expressão das unidades SI mencionadas em função das unidades SI de base. Nesta coluna, fatores tais como m0, kg0 etc., considerados como iguais a 1, não são geralmente escritos explicitamente. a) O radiano e o esterradiano podem ser utilizados nas expressões das unidades derivadas, a fim de distinguir grandezas de natureza diferente tendo a mesma dimensão. Na tabela 4 são dados exemplos de sua utilização para formar nomes de unidades derivadas. b) Na prática, emprega-se os símbolos rad e sr, quando útil, porém a unidade derivada “1” não é habitualmente mencionada. c) Em fotometria, mantém-se, geralmente, o nome e o símbolo do esterradiano, sr, na expressão das unidades. Esta unidade pode ser utilizada associada aos prefixos SI, como, por exemplo, para exprimir o submúltiplo miligrau Celsius, moC. 5. MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DECIMAIS DAS UNIDADES SI - Prefixos SI A 11ª CGPM (1960, Resolução 12; CR, 87) adotou uma série de prefixos e símbolos prefixos para formar os nomes e símbolos dos múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI de 1012 a 10-12. Os prefixos para 10-15 e 10-18 foram adicionados pela 12ª CGPM (1964, Resolução 8; CR, 94), 1015 e 1018 pela 15ª CGPM (1975, Resolução 10; CR 106 e Metrologia, 1975, 11,180-181) e 1021, 1024, 10- 21, 10-24 pela 19ª CGPM (1991, Resolução 4; CR 97 e Metrologia, 1992, 29, 3). Os prefixos e símbolos de prefixos adotados constam da tabela 5. 28 Metrologia Básica Tabela 5 - Prefixos SI. - O kilograma Entre as unidades de base do Sistema Internacional, a unidade de massa é a única cujo nome, por motivos históricos, contém um prefixo. Os nomes dos múltiplos e dos submúltiplos decimais da unidade de massa são formados pelo acréscimo dos prefixos à palavra “grama” (CIPM — 1967, Recomendação 2; PV, 35, 29 e Metrologia, 1968, 4, 45). Por exemplo: 10-6 kg = 1 miligrama (1mg), porém nunca 1 microquilograma (1μkg). 6. MÉTODOS DE MEDIÇÃO Existem vários métodos para a determinação de uma grandeza, os quais são objeto de terminologia especifica. Alguns métodos mais importantes estão relacionados a seguir. 29 Metrologia Básica 6.1. MÉTODO DE MEDIÇÃO DIRETO É o método pelo qual o mensurando é obtido diretamente, sem a necessidade de cálculos posteriores em comparação com outra grandeza de mesma unidade. Quando se mede um comprimento utilizando-se uma régua ou trena, obtém-se o valor medido diretamente da escala. 6.2. MODO DE MEDIÇÃO INDIRETO É aquele em que o valor da medição desejada é conseguido somente depois de alguns cálculos Intermediários. Na medição da área de um retângulo, mede-se primeiramente os lados do retângulo. Multiplicando-se estes lados, obtém-se a área. Trata-se de uma medição indireta. Primeiro, mediu- se os lados com unidades em (por exemplo) metros. O resultado é dado em outra unidade (derivada), ou seja, metros quadrados. 6.3. MÉTODO ABSOLUTO As constantes físicas fundamentais tais como a velocidade da luz no vácuo, ou a carga elétrica, devem ser determinadas com grande exatidão e baseadas nas definições das grandezas fundamentais. Sendo que a velocidade da luz c é expressa como c = λ . f onde λ é o comprimento de onda e f a freqüência da luz. O valor de c é determinado pela medição de λ e f de acordo com as definições do metro e do segundo. A medição de uma grandeza física que é reduzida a uma medição de uma grandeza fundamental é denominada de medição absoluta. Medição de um bloco padrão por método interferométrico. por exemplo, é uma medição absoluta pois utiliza o comprimento de onda padrão. 30 Metrologia Básica 6.4. MÉTODO COMPARATIVO Quando uma grandeza física é medida diretamente em comparação com referências do mesmo tipo é chamada de medição comparativa em contraste com medição absoluta.A precisão de medições com métodos comparativos pode ser melhor do que com medições absolutas no entanto a exatidão é garantida pelas medições absolutas. As medições absolutas podem não ser de uso prático nem industrial, mas são essenciais nos laboratórios nacionais para o desenvolvimento da ciência e tecnologia. 6.5. MÉTODO DE INSTRUMENTAÇÃO a) Método da deflexão Considere a medição de temperatura com um termômetro de vidro. Quando o termômetro está à temperatura ambiente observamos que o topo da coluna de mercúrio registra a temperatura da sala. Ao deslocarmos este mesmo termômetro para um banho de óleo observamos que a coluna se desloca até entrar em equilíbrio com a nova temperatura que está sendo medida. A exatidão é limitada tendo em vista as limitações físicas para o desenho da escala que não pode ser muito grande e as dimensões do ponteiro que não podem ser muito pequenas. A energia para mover o ponteiro ou a coluna de mercúrio é fornecida pela própria grandeza a ser medida, conseqüentemente o objeto a ser medido sofre perturbações. b) Método do zero Um exemplo de método do nulo é a medição por comparação de uma tensão contínua (mensurando) com um calibrador de tensão CC (padrão de referência). As tensões são colocadas em oposição e coloca-se em série no circuito um galvanômetro ou um detector de nulo de alta sensibilidade. A precisão do método é muito grande, dependendo da resolução do calibrador usado como padrão, da sensibilidade do galvanômetro e da estabilidade do mensurando. O calibrador é ajustado de tal maneira que o galvanômetro seja levado à condição de equilíbrio (ponto zero). O valor do mensurando é o valor mostrado pelo calibrador. 31 Metrologia Básica c) Método diferencial No método diferencial mede-se a diferença entre um valor conhecido e o mensurando, obtendo-se seu valor por meio de cálculo. Neste método tanto o mensurando como a referência devem ser de mesma natureza e para se obter grande precisão os valores devem ser aproximadamente iguais. Considere-se por exemplo, a medição da tensão de uma pilha-padrão comparando-a diretamente a outra pilha com valor conhecido. As duas tensões serão colocadas em oposição e a diferença medida através de um nanovoltímetro. Primeiramente mede-se a diferença no nanovoltímetro cujo valor é Vd. O valor da pilha 2, que é o mensurando, será V2 = V1 - Vd considerando-se conhecido o valor de V1. Com o método diferencial usando-se equipamentos comerciais consegue-se resolução de 1 nV, enquanto que se utilizarmos métodos convencionais alcançamos no máximo 100 nV. Nas medições diferenciais deve-se levar os sinais algébricos em consideração. d) Método da substituição Considere a medição de massa por uma balança de pratos, cujos braços tem comprimentos diferentes. Se utilizarmos esta balança para medição convencional, existirão erros pois o equilíbrio dos momentos não significa que as massas nos dois lados são iguais. A utilização do método de substituição elimina este erro. O primeiro passo é balancear a massa do mensurando contra outros pesos. Após este balanceamento, retira-se o mensurando e no seu lugar colocam-se outros pesos de valores conhecidos. A massa do último conjunto de pesos é a massa do mesurando. Existem ainda outros métodos, mas menos usuais. O importante é escolher adequadamente o método de medição a ser utilizado, de acordo com os objetivos pretendidos e o tipo de instrumentação disponível. 32 Metrologia Básica 7. PADRÕES DE MEDIÇÃO 7.1. GENERALIDADES A metrologia viabiliza o pleno desenvolvimento científico e tecnológico; é um componente fundamental para qualidade, avalia a conformidade de produtos, processos e serviços; supera barreiras técnicas e protege o consumidor e o meio ambiente. A metrologia contribui para a melhoria da qualidade dos processos produtivos, o que deve ser perseguido continuamente por todas as Organizações que pretendem participar de um mercado altamente competitivo e globalizado. A contribuição do desenvolvimento da metrologia no gerenciamento dos processos é um componente importante no aprimoramento da qualidade onde o SGM possibilita a redução na variação das especificações técnicas dos produtos, prevenção dos defeitos e a compatibilidade das medições. Metrologia, segundo o VIM, é Ciência da medição. A metrologia abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza, em quaisquer campos da ciência ou da tecnologia. Um padrão de medição é uma medida materializada (objeto físico), equipamento de medição ou sistema com a função de definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores conhecidos de uma grandeza, com o objetivo de disseminá-la para outros equipamentos de medição por comparação. Como exemplos podemos citar: bloco-padrão, resistor-padrão, 1 kg de massa-padrão, amperímetro-padrão etc. Cada unidade e seu padrão foi criado e desenvolvido pelo próprio homem. A filosofia geral adotada para a criação de um padrão primário é que eles sejam baseados em algum princípio físico estável. É importante também, que a partir das definições das unidades fundamentais, os laboratórios tenham facilidade de concretizar padrões para utilização prática. 33 Metrologia Básica O desenvolvimento e manutenção de padrões primários é uma área especial da ciência da medição, realizada em laboratórios nacionais, com objetivos de desenvolver, manter e utilizar instrumentação que proverão os padrões para as unidades fundamentais e derivadas com a mais alta exatidão e reprodutibilidade. Fatores como custo, tempo de execução da montagem dos equipamentos e realização das medições, tamanho e portabilidade dos equipamentos, produção em escala e outros fatores que são importantes para usuários industriais são de importância secundária no desenvolvimento de padrões indispensáveis para a melhoria da performance metrológica. Leva-se muito tempo para o desenvolvimento de novos equipamentos e a aceitação a nível mundial dos mesmos. O Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), localizado em Sévres, França, é a organização responsável pela administração das unidades legais do mundo e dos padrões para o sistema SI desde 1875, quando da assinatura da Convenção do Metro. Além do BIPM, que é um órgão internacional, existem vários laboratórios no mundo que trabalham na área de metrologia cientifica e industrial fazendo vultosos investimentos em pesquisas para melhorar cada vez mais a qualidade dos padrões metrológicos. Pode-se citar como exemplo de laboratórios nacionais de maior relevância os seguintes: a) NIST – National Institute of Standards and Technology (USA) b) PTB - Physikalisch-Technishe Bundesanstalt (Alemanha) c) NRC - National Research Council (Canadá) d) NPL - National Phisycal Laboratory (Inglaterra) e) NRLM - National Research Laboratory of Metrology (Japão) f) CSIRO - National Measurement Laboratory (Austrália) Cada país possui seu laboratório nacional, com o objetivo de manter, desenvolver e disseminar os padrões primários, assim como definir a política metrológica a ser aplicada na nação. Com o objetivo de harmonizar as medições em todos os paises, o BIPM organiza programas de comparação interlaboratorial, quando são verificadas as capacitações dos laboratórios participantes. 34 Metrologia Básica 7.2. TIPOS DE PADRÕES Existe uma hierarquia entre os padrões dependendo de suas qualidades metrológicas e do tipo de utilização a que estão destinados. Os principais tipos de padrão são: a) padrão internacional b) padrão nacional c) padrãoprimário d) padrão secundário e) padrão de referência f) padrão de trabalho g) padrão de transferência h) padrão itinerante i) material de referência j) material de referência certificado Qualquer laboratório que tenha um sistema de controle metrológico pode ter vários destes tipos de padrões citados. O INMETRO, por exemplo, tem padrões primários, secundários, itinerantes, de referencia, de trabalho etc. Como já foi citado, existe uma hierarquia metrológica entre os padrões e equipamentos dependente das qualidades metrológicas. Todos os equipamentos desta hierarquia devem estar de alguma maneira, objetivamente relacionados, tal que em qualquer ponto da mesma possa se retroceder aos padrões primários. Este relacionamento é conceituado pela rastreabilidade. Através de intercomparações contínuas, os valores dos padrões primários são disseminados para os padrões secundários, de trabalho e assim por diante. Portanto, mesmo nas escalas mais baixas da hierarquia, seguindo os procedimentos de rastreabilidade, as medições estarão rastreadas aos padrões da mais alta hierarquia. 35 Metrologia Básica 8. SISTEMA METROLÓGICO BRASILEIRO 8.1. SINMETRO – SISTEMA NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL 8.1.1. OBJETIVO O Sinmetro é um sistema brasileiro, constituído por entidades públicas e privadas, que exerce atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação de conformidade. O Sinmetro foi instituído pela lei 5966 de 11 de dezembro de 1973 para criar uma infra-estrutura de serviços tecnológicos capaz de avaliar e certificar a qualidade de produtos, processos e serviços por meio de organismos de certificação, rede de laboratórios de ensaio e de calibração, organismos de treinamento, organismos de ensaios de proficiência e organismos de inspeção, todos credenciados (acreditados) pelo Inmetro. Apóiam esse sistema os organismos de normalização, os laboratórios de metrologia científica e industrial e os institutos de metrologia legal dos estados. Esta estrutura está formada para atender às necessidades da indústria, do comércio, do governo e do consumidor. O Sinmetro está envolvido em muitas atividades relacionadas ao Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade - PBQP, programa voltado para a melhoria da qualidade de produtos, processos e serviços na indústria, comércio e administração federal. 8.2. ORGANISMOS DO SINMETRO Dentre as organizações que compõem o Sinmetro, as seguintes podem ser relacionadas como principais: a) Conmetro e seus Comitês Técnicos; b) Inmetro; c) Organismos de Certificação Credenciados (Acreditados), (Sistemas da Qualidade, Sistemas de Gestão Ambiental, Produtos e Pessoal) – OCC; d) Organismos de Inspeção Credenciados (Acreditados) – OIC; e) Organismos de Treinamento Credenciados (Acreditados) – OTC; 36 Metrologia Básica f) Organismo Provedor de Ensaio de Proficiência Credenciado (Acreditado) - OPP; g) Laboratórios Credenciados (Acreditados) – Calibrações e Ensaios – RBC/ RBLE; h) Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT; i) Institutos Estaduais de Pesos e Medidas – IPEM; j) Redes Metrológicas Estaduais. 8.3. FUNÇÕES 8.3.1. METROLOGIA CIENTÍFICA E INDUSTRIAL Na área da metrologia científica e industrial o Sinmetro é de grande importância para a ciência e a economia do Brasil, tendo em vista que esse Sistema é o responsável pelas grandezas metrológicas básicas. Este Sistema, sob coordenação do Inmetro, transfere para a sociedade padrões de medição com confiabilidade igual à de outros países, mesmo os chamados países do primeiro mundo. Junto com a normalização e a regulamentação técnica, esta área é um dos pilares das atividades do Sinmetro. 8.3.2. METROLOGIA LEGAL Considera-se que esta área se constitui num dos maiores sistemas conhecidos de defesa do consumidor no Brasil. O Inmetro atua como coordenador da Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade - RBMLQ, constituído pelos IPEMs dos estados brasileiros. Durante os trabalhos de fiscalização, os órgão da RBMLQ coletam produtos nos estabelecimentos comerciais para avaliar o peso, o volume e verificam se a qualidade dos produtos é adequada para o consumo. Este é um trabalho de utilidade pública que alcança mais de cinco mil municípios brasileiros. 37 Metrologia Básica 8.3.3. NORMALIZAÇÃO E REGULAMENTAÇÃO TÉCNICA Uma das atividades do Sinmetro é a de elaborar normas para dar suporte à regulamentação técnica, facilitar o comércio e fornecer a base para melhorar a qualidade de processos, produtos e serviços. A área de normalização no Sinmetro está sob a responsabilidade da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que tem autoridade para credenciar (acreditar) Organismos de Normalização Setoriais (ONS) para o desempenho dessas tarefas. A ABNT é uma organização não governamental , mantida com recursos da contribuição dos seus associados e do Governo Federal. A ABNT representa o Brasil na ISO/ IEC e nos foros regionais de normalização, auxiliada por entidades governamentais e privadas. A ABNT tem participação em vários comitês técnicos, como o ISO TC 176 (qualidade), ISO TC 207 (meio ambiente) e ISO/ CASCO, além do ISO/ TMB (Technical Management Board). As atividades relacionadas ao credenciamento (acreditação) e à avaliação de conformidade no Sinmetro são baseadas nas normas e guias ABNT/ ISO/ IEC. 8.4. CREDENCIAMENTO (ACREDITAÇÃO) Na área de avaliação de conformidade, o Sinmetro oferece aos consumidores, fabricantes, governos e exportadores uma infra-estrutura tecnológica calcada em princípios internacionais, considerada de grande confiabilidade. Para que isto seja possível, todos os serviços nesta área são executados por organizações credenciadas (acreditadas) pelo Inmetro. O Inmetro é o único órgão credenciado (acreditador) do Sinmetro, seguindo a tendência internacional atual de apenas um credenciador (acreditador) por país ou economia. O Inmetro é reconhecido internacionalmente como o organismo de credenciamento (acreditação) brasileiro. O Inmetro baseia o seu credenciamento (acreditação) nas normas e guias da ABNT, Copant, Mercosul e nas suas orientações do IAF, ILAC, IATCA e IAAC, principalmente. 38 Metrologia Básica O Inmetro é assessorado pelos Comitês Técnicos do Conmetro na preparação dos documentos que servem de base para o credenciamento (acreditação). O Inmetro credencia (acredita) Organismos de certificação, organismos de Inspeção, Organismos de Treinamento, Laboratórios de Calibração e Laboratórios de Ensaios. 8.5. CERTIFICAÇÃO São os organismos de certificação credenciados (acreditados), supervisionados pelo Inmetro, que conduzem a certificação de conformidade no Sinmetro, nas áreas de produtos, sistemas da qualidade, pessoal e meio ambiente. Estes organismos são entidades públicas, privadas ou mistas, nacionais ou estrangeiras, situadas no Brasil ou no exterior, sem fins lucrativos e que demonstraram competência técnica e organizacional para aquelas tarefas. Operam em bases semelhantes aos organismos estrangeiros, utilizando normas e guias ABNT, Copant, Mercosul, ISO/ IEC e as recomendações do IAF, IATCA e IAAC, principalmente. A certificação de pessoal é apoiada pelos organismos de treinamento credenciados (acreditados) pelo Inmetro. 8.6. ENSAIOS E CALIBRAÇÕES Os ensaios e calibrações executados no Sinmetro são de responsabilidade dos laboratórios públicos, privados ou mistos, nacionais ou estrangeiros, constituintes da RBC e RBLE. Tais serviços são utilizados, na maioria doscasos, para a certificação de produtos (ensaios) e calibração de padrões de trabalho na indústria, além da calibração dos próprios equipamentos industriais. Todos os serviços nesta área são executados por laboratórios credenciados (acreditados) pelo Inmetro, no Brasil e no exterior. 39 Metrologia Básica A base para o credenciamento (acreditação) e operação dos laboratórios constituintes da RBC e RBL, são as normas e guias da ABNT, Copant, Mercosul e ISO/ IEC e suas interpretações pelo ILAC e IAAC, principalmente. Laboratórios de agrotóxicos e de análises clínicas podem ser também credenciados (acreditados) pelo Inmetro. Os organismos de ensaios de proficiência são credenciados (acreditados) pelo Inmetro para dar maior confiabilidade às Redes Laboratoriais. 9. CONMETRO - CONSELHO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL. O Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial é um colegiado interministerial que exerce a função de órgão normativo do Sinmetro e que tem o Inmetro como sua secretaria executiva. Integram o Conmetro os ministros do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior; da Ciência e Tecnologia; da Saúde; do Trabalho e Emprego; do Meio Ambiente; das Relações Exteriores; da Justiça; da Agricultura, Pecuária e do Abastecimento; da Defesa; o Presidente do Inmetro e os Presidentes da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, da Confederação Nacional da Indústria - CNI e do Instituto de Defesa do Consumidor - IDEC. 9.1. ATRIBUIÇÕES O Conmetro é o órgão normativo do Sinmetro e é presidido pelo Ministro do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior. Compete ao Conmetro: a) Formular, coordenar e supervisionar a política nacional de metrologia, normalização industrial e certificação da qualidade de produtos, serviços e pessoal, prevendo mecanismos de consulta que harmonizem os interesses públicos, das empresas industriais e dos consumidores; b) Assegurar a uniformidade e a racionalização das unidades de medida utilizadas em todo o território nacional; c) Estimular as atividades de normalização voluntária no país; d) Estabelecer regulamentos técnicos referentes a materiais e produtos industriais; 40 Metrologia Básica e) Fixar critérios e procedimentos para certificação da qualidade de materiais e produtos industriais; f) Fixar critérios e procedimentos para aplicação das penalidades nos casos de infração a dispositivo da legislação referente à metrologia, à normalização industrial, à certificação da qualidade de produtos industriais e aos atos normativos dela decorrentes; g) Coordenar a participação nacional nas atividades internacionais de metrologia, normalização e certificação da qualidade. O conselho é constituído pelos seguintes membros: I - Ministros de Estado: - do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior; - do Meio Ambiente; - do Trabalho e Emprego; - da Saúde; - da Ciência e Tecnologia; - das Relações Exteriores; - da Justiça; - da Agricultura, Pecuária e do Abastecimento; - da Defesa. II - Presidente do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. III - Presidente das seguintes Instituições: - Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT - Confederação Nacional da Indústria – CNI - Instituto de Defesa do Consumidor – IDEC O Conmetro atua, na prática, por meio de seus comitês técnicos assessores, que são abertos à sociedade, pela participação de entidades representativas das áreas acadêmica, indústria, comércio e outras atividades interessadas na questão da metrologia, da normalização e da qualidade no Brasil. Os comitês técnicos assessores do Conmetro são o CNN, CBC, Conacre, CBM, CCAB e o TBT/ OMC. 41 Metrologia Básica 9.2. COMITÊS TÉCNICOS DO CONMETRO a) Comitê Brasileiro de Normalização - CBN b) Comitê Brasileiro de Avaliação da Conformidade - CBAC c) Comitê Brasileiro de Metrologia - CBM d) Comitê do Codex Alimentarius do Brasil - CCAB e) Comitê de Coordenação de Barreiras Técnicas ao Comércio - CBTC 10. INMETRO – INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL O Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - Inmetro - é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, que atua como Secretaria Executiva do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro), colegiado interministerial, que é o órgão normativo do Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Sinmetro). Objetivando integrar uma estrutura sistêmica articulada, o Sinmetro, o Conmetro e o Inmetro foram criados pela Lei 5.966, de 11 de dezembro de 1973, cabendo a este último substituir o então Instituto Nacional de Pesos e Medidas (INPM) e ampliar significativamente o seu raio de atuação a serviço da sociedade brasileira. No âmbito de sua ampla missão institucional, o Inmetro objetiva fortalecer as empresas nacionais, aumentando sua produtividade por meio da adoção de mecanismos destinados à melhoria da qualidade de produtos e serviços. Sua missão é promover a qualidade de vida do cidadão e a competitividade da economia através da metrologia e da qualidade. 42 Metrologia Básica 10.1. ATRIBUIÇÕES PRINCIPAIS Dentre as competências e atribuições do Inmetro destacam-se: - Metrologia Científica e Industrial; - Metrologia Legal; - Avaliação da Conformidade; - Organismo Credenciador (Acreditador); - Secretaria Executiva do Conmetro e dos seus comitês técnicos assessores; - Supervisor dos Organismos de Fiscalização e Verificação da Certificação (*); - Executar as políticas nacionais de metrologia e da qualidade; - Verificar a observância das normas técnicas e legais, no que se refere às unidades de medida, métodos de medição, medidas materializadas, equipamentos de medição e produtos pré- medidos; - Manter e conservar os padrões das unidades de medida, assim como implantar e manter a cadeia de rastreabilidade dos padrões das unidades de medida no País, de forma a torná-las harmônicas internamente e compatíveis no plano internacional, visando, em nível primário, à sua aceitação universal e, em nível secundário, à sua utilização como suporte ao setor produtivo, com vistas à qualidade de bens e serviços; - Fortalecer a participação do País nas atividades internacionais relacionadas com metrologia e qualidade, além de promover o intercâmbio com entidades e organismos estrangeiros e internacionais; - Prestar suporte técnico e administrativo ao Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - Conmetro, bem assim aos seus comitês de assessoramento, atuando como sua Secretaria-Executiva; - Fomentar a utilização da técnica de gestão da qualidade nas empresas brasileiras; - Planejar e executar as atividades de acreditação (credenciamento) de laboratórios de calibração e de ensaios, de provedores de ensaios de proficiência, de organismos de certificação, de inspeção, de treinamento e de outros, necessários ao desenvolvimento da infra-estrutura de serviços tecnológicos no País; e - Coordenar, no âmbito do Sinmetro, a certificação compulsória e voluntária de produtos, de processos, de serviços e a certificação voluntária de pessoal. 43 Metrologia Básica (*) O Inmetro delega as atividades de verificação, fiscalização e da certificação às entidades da Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade – RBMLQ que são os Institutos de Pesos e Medidas (IPEM) dos estados brasileiros. O Inmetro opera em Xerém, no Rio de Janeiro,
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